HSC-HSSB结构多级损伤本构快速分析方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了一种HSC

【技术实现步骤摘要】
HSC
‑
HSSB结构多级损伤本构快速分析方法和系统


[0001]本专利技术涉及建筑领域，尤其涉及一种HSC
‑
HSSB结构多级损伤本构快速分析方法和系统。

技术介绍

[0002]考虑到大规模的实验项目比数值模拟需要更多的时间和研究经费且难以实现，所以数值模拟可以成为评估HSC
‑
HSSB(高强钢筋高强混凝土；HSC:High
‑
Strength Concrete，高强混凝土；HSSB:High
‑
Strength Steel Bar，高强钢筋)桥墩抗震性能的重要补充工具。
[0003]一些数值模拟软件例如OpenSees可以用来生成预定义HSC
‑
HSSB桥墩的F
‑
Δ曲线。但是现有的模拟软件主要针对国外规范开发，分析控制参数、材料特性等与国内规定存在一定差异，如果照搬使用，会产生较大的误差甚至得到错误的结果。
[0004]再者，OpenSees等数值模拟软件对初学者并不友好，编程语言和复杂的材料特性等都需要花费大量的时间学习，而且就算已经在OpenSees里建好模型，从计算结果中提取有用的信息并画出F
‑
Δ曲线也需要花费一定的时间。
[0005]OpenSees等工具在日常的操作中输入相关数据后，输出数据需要逐一统计、归类，无法大规模的进行分析，无法总结出每一变量对构件位移极限状态的影响，更无法对实际的工程作出优化。
[0006]另外如OpenSees等软件在分析不同参数时都需要修改对应的数值，改变混凝土抗压强度和体积配箍率则需要重新定义材料信息，如果每次变动的幅度小，像这种机械化操作，效率低下，会消耗大量的时间和精力。

技术实现思路

[0007]为了解决上述现有技术中基于软件构建桥墩的F
‑
Δ曲线的缺陷，本专利技术提出了一种HSC
‑
HSSB结构多级损伤本构快速分析方法，基于大数据提出的近似极限状态的拟合解析式，为F
‑
Δ曲线的获取提供了一种简单可靠的方法。
[0008]本专利技术提出的一种HSC
‑
HSSB结构多级损伤本构快速分析方法，适用于构建柱状钢筋混凝土结构的F
‑
Δ曲线，所述柱状钢筋混凝土结构包括钢筋网、包覆在钢筋网外周的保护层混凝土和填充在钢筋网内周的核心层混凝土；钢筋网由纵筋和箍筋构成；所述柱状钢筋混凝土结构竖直设置时，纵筋位于竖直方向上；
[0009]所述分析方法包括以下步骤：
[0010]S1、定义损伤状态和状态表征变量集合θ，θ包含用于表征柱状钢筋混凝土结构的状态的参数项；构建曲率拟合公式(1
’
)和弯矩拟合公式(2
’
)；
[0011][0012]M＝f(θ,τ
c
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2
’
)
[0013]其中，和M分别表示柱状钢筋混凝土结构的曲率和弯矩；τ
a
、τ
c
表示对应的计算参数集合；
[0014]S2、获取分析对象在不同工况下的状态表征变量集合θ作为数据样本，将数据样本分类为与损伤状态一一对应的数据样本类；所述分析对象为柱状钢筋混凝土结构；
[0015]S3、针对每一个损伤状态，通过对应的数据样本类中的数据样本对曲率拟合公式(1
’
)和弯矩拟合公式(2
’
)进行拟合，获得分析对象每一个损伤状态对应的曲率解析式(1
‑1’
)和弯矩解析式(2
‑1’
)，记作
[0016][0017]M
i
＝f(θ,τ
ci
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2
‑1’
)
[0018]其中，和M
i
分别表示分析对象在损伤状态i下的曲率和弯矩；τ
ai
和τ
ci
分别表示损伤状态i下τ
a
和τ
c
对应的拟合参数集合；
[0019]S4、根据对应的曲率解析式(1
‑1’
)和弯矩解析式(2
‑1’
)计算各损伤状态下的曲率和弯矩M
i
；
[0020]S5、结合曲率和弯矩M
i
计算各损伤状态下分析对象的顶部位移Δ
i
和底部剪力F
i
，在剪力
‑
位移二维坐标系中绘制连接坐标原点和多个二维坐标点(Δ
i
，F
i
)的折线图作为F
‑
Δ曲线。
[0021]优选的，S1中定义的状态表征变量集合θ＝{L、R
ac
、ρ
l
、ρ
s
、f
co
、f
y
}，其中，L、R
ac
和f
co
分别为柱状钢筋混凝土结构的横截面尺寸、轴压比和混凝土抗压强度；ρ
l
、ρ
s
和f
y
分别为柱状钢筋混凝土结构中纵筋配筋率、体积配箍率和纵筋屈服强度；曲率拟合公式为：
[0022]弯矩拟合公式为：M＝c0
×
L
c1
R
acc2
ρ
lc3
ρ
sc4
f
coc5
f
yc6
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0023]a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、c0、c1、c2、c3、c4、c5和c6均为计算参数；
[0024]S3中曲率解析式为：
[0025]弯矩解析式为：
[0026]a0
i
、a1
i
、a2
i
、a3
i
、a4
i
、a5
i
、a6
i
、c0
i
、c1
i
、c2
i
、c3
i
、c4
i
、c5
i
和c6
i
分别表示损伤状态i下a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、c0、c1、c2、c3、c4、c5和c6对应的拟合参数。
[0027]优选的，损伤状态分为损伤程度依次上升的轻微损伤状态、中度损伤状态、严重损伤状态和倒塌损伤状态。
[0028]优选的，S5中，轻微损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δ
y
，中度损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δ
m
，严重损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δ
e
，倒塌损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δ
u
；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种HSC
‑
HSSB结构多级损伤本构快速分析方法，适用于构建柱状钢筋混凝土结构的F
‑
Δ曲线，所述柱状钢筋混凝土结构为高强钢筋高强混凝土结构，其包括钢筋网、包覆在钢筋网外周的保护层混凝土和填充在钢筋网内周的核心层混凝土；钢筋网由纵筋和箍筋构成；所述柱状钢筋混凝土结构竖直设置时，纵筋位于竖直方向上；其特征在于，所述分析方法包括以下步骤：S1、定义损伤状态和状态表征变量集合θ，θ包含用于表征柱状钢筋混凝土结构的状态的参数项；构建曲率拟合公式(1
’
)和弯矩拟合公式(2
’
)；M＝f(θ,τ
c
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2
’
)其中，和M分别表示柱状钢筋混凝土结构的曲率和弯矩；τ
a
、τ
c
表示对应的计算参数集合；S2、获取分析对象在不同工况下的状态表征变量集合θ作为数据样本，将数据样本分类为与损伤状态一一对应的数据样本类；所述分析对象为柱状钢筋混凝土结构；S3、针对每一个损伤状态，通过对应的数据样本类中的数据样本对曲率拟合(1
’
)和弯矩拟合公式(2
’
)进行拟合，获得分析对象每一个损伤状态对应的曲率解析式(1
‑1’
)和弯矩解析式(2
‑1’
)，记作M
i
＝f(θ,τ
ci
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2
‑1’
)其中，和M
i
分别表示分析对象在损伤状态i下的曲率和弯矩；τ
ai
和τ
ci
分别表示损伤状态i下τ
a
和τ
c
对应的拟合参数集合；S4、根据对应的曲率解析式(1
‑1’
)和弯矩解析式(2
‑1’
)计算各损伤状态下的曲率和弯矩M
i
；S5、结合曲率和弯矩M
i
计算各损伤状态下分析对象的顶部位移Δ
i
和底部剪力F
i
，在剪力
‑
位移二维坐标系中绘制连接坐标原点和多个二维坐标点(Δ
i
，F
i
)的折线图作为F
‑
Δ曲线。2.如权利要求1所述的HSC
‑
HSSB结构多级损伤本构快速分析方法，其特征在于，S1中定义的状态表征变量集合θ＝{L、R
ac
、ρ
l
、ρ
s
、f
co
、f
y
}，其中，L、R
ac
和f
co
分别为柱状钢筋混凝土结构的横截面尺寸、轴压比和混凝土抗压强度；ρ
l
、ρ
s
和f
y
分别为柱状钢筋混凝土结构中纵筋配筋率、体积配箍率和纵筋屈服强度；曲率拟合公式为：弯矩拟合公式为：M＝c0
×
L
c1
R
acc2
ρ
lc3
ρ
sc4
f
coc5
f
yc6
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、c0、c1、c2、c3、c4、c5和c6均为计算参数；S3中曲率解析式为：弯矩解析式为：a0
i
、a1
i
、a2
i
、a3
i
、a4
i
、a5
i
、a6
i
、c0
i
、c1
i
、c2
i
、c3...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟剑，朱炎炎，倪明，汪亦显，史龙飞，吴乔飞，周思恩，刘笑显，王伟，郑香林，朱运涛，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：